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EDA课程实训报告 学 院： 职 业 技 术 学 院 专业班级： 检 测 0931 姓 名： 巩 铁 昌 （03） 指导教师： 严 兵 牟 淑 杰 实训时间： 2011 年 12 月 12日 至 2011 年 12 月 23日 成 绩: 评 阅 人： 2011年12月 前 言20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较先进的国家，一直在积极探索新的电子电路设计方法，并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革，取得了巨大成功。在电子技术设计领域，可编程逻辑器件（如CPLD、FPGA）的应用，已得到广泛的普及，这些器件为数字系统的设计带来了极大的灵活性。这些器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念，促进了EDA技术的迅速发展。 EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。 利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。 现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。目 录1 电路原理图设计11.1 认识EDA11.1.1 EDA的概念11.1.2 EDA技术的历史与发展11.1.3 EDA的应用11.1.4 EDA的常用软件21.1.5 protel 99 se综合设计21.2电子时钟的介绍61.2.1数字电子钟的背景61.2.2数字电子钟的意义61.2.3数字电子钟的应用71.3单元电路设计71.3.1 最小系统简介71.3.2闹铃显示部分91.3.3 电路控制部分91.3.4 电源部分101.3.5 显示部分102 印刷电路板122.1认识了解PCB122.1.1印刷电路板的简介122.1.2 PCB制造原理132.1.3PCB的生产过程132.1.4 PCB的发展简史142.1.5 进程控制快PCB简介152.2 PCB印刷电路板要求152.3 PCB电路图16总结18参考文献19附录120附录221241 电路设计1.1 EDA1.1.1 protel99简介电子设计自动化EDA(ElectronicDesignAutomation)就是将电路设计中的各种工作由计算机来协助完成，它是现代电子工业产品设计中不可缺少的一项技术,如今已成为时势所趋、不可逆转的潮流。为什么许多大公司在招聘电子设计人才时常要求会使用PROTEL？因为 Protel设计系统是世界上第一套将EDA环境引入Windows环境的开发工具,是建立在PC机环境下的EDA电路集成设计系统,是功能强大、使用广泛的电子设计CAD软件。它较早就在国内开始使用，在国内的普及率也最高，尽管Protel的发展经历了，Protel for Dos、Protel for Windows、Protel 98、Protel99/Protel99se、Protel Dxp和Altium Designer 6.x诸多版本，然而所有的Protel软件后续版本都有向前兼容性。另外，无论后续版本或者其它类似的EDA软件功能有多么强大，PCB制板生产公司都要转换成Protel99版本进行生产，由于设备只支持Protel99版本。所以PROTEL在电子行业的CAD软件中，当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件。1.1.2 EDA技术的历史与发展EDA技术发展历程大致可分为三个阶段。20世纪70年代为计算机辅助设计(CAD)阶段，人们开始用计算机取代手工操作进行IC版图编辑、PCB布局布线。80年代为计算机辅助工程(CAE)阶段。与CAD相比，CAE除了有纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能分析和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计。20世纪90年代为电子系统设计自动化(EDA)阶段，同时又出现了计算机辅助工艺（CAPP）、计算机辅助制造（CAM）等。1.1.3 EDA的应用现在EDA技术应用广泛，包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。目前EDA 技术已在各大公司、科研和教学部门广泛使用。在产品设计与制造方面，EDA 技术可实现前期的计算机仿真、系统级模拟及测试环境的仿真、PCB的制作、电路板的焊接、ASIC的设计等。在教学方面，我国高校是从九十年代中期开始EDA教育的，现在几乎所有理工科类高校都开设了EDA课程。这些课程主要是让学生了解EDA的基本概念和原理，使用EDA软件进行电子电路课程的实验及从事简单系统的设计。1.1.4 EDA的常用软件EDA工具层出不穷，目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有：multiSIM7（原EWB的最新版本）、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、Viewlogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIIogic、Cadence、MicroSim等等。这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同进还可以进行PCB自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。1.1.5 protel 99 se综合设计电路原理图设计 进入protel 99se ，在E盘建立一个文件夹，创建一个数据库，执行菜单file/new命令选择schematic document 图标，双击该图标，建立原理图设计文档，执行菜单Design/Options和Tool/Preferences，设置图纸大小A4、捕捉栅格、电气栅格等。 新建与放置元件到元件库中找出所需的元件，然后用元件管理器的Place按钮将元件放置在工作平面上，按住tap键，对元件属性进行设置，名称，标号。标称值或元件型号以及元件封装，单击ok键即可，再根据元件之间的走线把元件调整好。对于该原理图中的元件要求新建一个元件，单击design生成方案库，再单击tools选择新建元件，命名。在新建元件界面的第四象限进行绘制新元件，这里得注意管脚的编号与之后封装的焊盘号要一致最后单击update schematics就可以应用到原理图中，如图1-1所示。图1-1自制的光敏电阻元件封装的定义与设定所示原理图中要求自制封装scr，microphone，bridge和光敏电阻。这里所需注意的是封装要在topoverly层中。单击file-new，选择PCB library document主要是要看元件所示管脚,有几个管脚即放置几个焊盘。画完后单击update pcb即可应用，画出的相应封装如下图所示 . 图1-2 Scr封装. 图1-3 Microphone封装 图1-4 Bridge的封装图1-5光敏电阻的封装完成原理图各元器件放好后，进行相关的设置后，对于一些自制的封装，回到原理图写入footprint,然后连接电路图图1-6 电路图生成网络表网络表是电路原理图设计和印刷电路板设计之间的桥梁，执行菜单命令Design/Create Netlist可以生成具有元件名、元件封装、参数及元件之间连接关系的网络表。图1-7 网络表印制路板的设计1. 执行菜单File/New命令，从框中选择（PCB Document）图标，选择wizards,选取第一个，根据下列要求确定电路板的尺寸及相关设置（使用双层版）要求：(1) 电路板大小为100mm150mm.(2) 电源、地线铜膜线的宽度为50mil；(3) 一般布线的宽度为12mil；(4) 布线的线间距离为12mil；(5) 布线拐角模式为45转角；(6) 元器件排列整齐、面板美观、使用方便。 2.设置参数 执行菜单命令Design/Rules，左键单击Routing按钮，根据设计要求，在规则类（Rules Classes）中设置参数.选择Width Constraint，对地线线宽进行设置：左键单击Add按钮，进入线宽规则设置界面，首先在Rule Scope区域的Filter Kind选择框中选择Net，然后在Net下拉框中选择GND，再在Rule Attributes区域将Minimum width、Maximum width和Preferred三个输入框的线宽设置为50mil； 电源线宽的设置：在Net下拉框中选择VCC，其他与地线线宽设置相同； 整板线宽设置：在Filter Kind选择框中选择Whole Board，然后将Minimum width，Maximum width和Preferred三个输入框的线宽设置为12mil。 3.装入网络表 执行菜单Design/Load Nets命令，然后在弹出的窗口中单击Browse按钮，再在弹出的窗口中选择电路原理图设计生成的网络表文件（扩展名为Net），若出现错误提示，必须更改错误，如果没有错误，单击Execute。 4.元器件布局Protel 99 SE既可以进行自动布局也可以进行手工布局，执行菜单命令Tools/Auto Placement/Auto Placer可以自动布局。5.自动布线执行菜单命令Auto Routing/All，并在弹出的窗口中单击Route all按钮，程序即对印刷电路板进行自动布线。只要设置有关参数，元件布局合理，自动布线的成功率几乎是100%。 6.手工调整自动布线经过自动布线，可得PCB版图图1-8 PCB图1.2电子时钟的介绍1.2.1数字电子钟的背景 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。1.2.2数字电子钟的意义数字钟是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。1.2.3数字电子钟的应用 数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。1.3单元电路设计 1.3.1 最小系统简介51单片机最小系统复位电路的极性电容C1的大小直接影响单片机的复位时间，一般采用1030uF，51单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短。51单片机最小系统晶振Y1也可以采用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振，51单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度，频率越大处理速度越快。最小系统电路图图1-9 单片机最小系统单片机的最小系统是由电源、复位、晶振、/EA=1组成，下面介绍一下每一个组成部分。1.电源引脚 Vcc电源端GND接地端工作电压为5V，另有AT89LV51工作电压则是2.7-6V, 引脚功能一样。 2.外接晶体引脚XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。电容取30PF左右。系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。AT89单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为22F。在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。3. 复位RST9在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引腿时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。复位后P0P3口均置1引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的00H处开始运行程序。复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5P2，由复位电路采样一次。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式，此电路系统采用的是按钮复位电路。4.输入输出引脚(1) P0端口P0.0-P0.7 P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口，端口置1（对端口写1）时作高阻抗输入端。作为输出口时能驱动8个TTL。对内部Flash程序存储器编程时，接收指令字节;校验程序时输出指令字节，要求外接上拉电阻。在访问外部程序和外部数据存储器时，P0口是分时转换的地址(低8位)/数据总线，访问期间内部的上拉电阻起作用。(2) P1端口P1.0P1.7 P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部Flash程序存储器编程时，接收低8位地址信息。(3) P2端口P2.0P2.7 P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部Flash程序存储器编程时，接收高8位地址和控制信息。在访问外部程序和16位外部数据存储器时，P2口送出高8位地址。而在访问8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变。(4) P3端口P3.0P3.7 P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部Flash程序存储器编程时，接控制信息。除此之外P3端口还用于一些专门功能，具体请看下表。P3引脚兼用功能P3.0串行通讯输入（RXD）P3.1串行通讯输出（TXD）P3.2外部中断0（ INT0）P3.3外部中断1（INT1）P3.4定时器0输入(T0)P3.5定时器1输入(T1)P3.6外部数据存储器写选通WRP3.7外部数据存储器写选通RD表1-10 P3端口引脚兼用功能表1.3.2闹铃显示部分 通过AT89C51的P3.6口来控制闹铃的通断。这样我们可以由程序设置时间。闹铃电路图如1-11所示。 图1-11 闹铃电路1.3.3 电路控制部分P3.0选择键P3.1为加控制键P3.2减控制键P3.4为日期时间切换显示按键。利用发光二极管作为显示定时用，当定时时间到，从P3.3输出一低电平点亮发红光二极管。P3.3为发光二极管闪烁。如下图1-12所示。 图1-12 电路控制部分1.3.4 电源部分 系统图我们省略了电源部分。通过下图1-13所示接口我们5V把电源接入电路，这样也可以省下地方，而且使图看起来简单明了。 图1-13 电源接口电路1.3.5 显示部分 此次电路显示部分我们选用了LCD液晶显示。液晶显示器显示原理与CRT显示器迥然不同。相对CRT显示器来说，液晶显示器天生有拥有以下绝对优势： 1零辐射，低耗能，散热小。液晶显示器的显示原理是通过扭转液晶像素中的液晶分子偏转角度来背景光而实现还原画面的，其不存在象CRT那样内部具有超高压元器件，不至于出现由于高压导致的x射线超标。而且机器结构电路简单，模块化以及芯片的高集成化足以把电路工作时候产生的电磁辐射降到最低。这样的设计直接降低了电路的功耗，发热量也非常小。液晶显示器虽然在工作时候可能产生轻微的电磁辐射，但是很容易通过屏蔽电路解决。而CRT显示器由于考虑到散热，不得以在屏蔽罩上钻孔导致辐射的泄露。 2、纤薄轻巧。正是液晶显示器的出现，才令手提电脑的发明成为可能。同样，桌式液晶显示器虽然在体积以及重量上要比手提电脑的都要大一些，但是，相对那又笨又重的CRT显示器来说就是小巫见大巫了。以15英寸的显示器比较，CRT显示器的深度一般接近50厘米，而大白鲨最新推出的液晶显示器NF-1500MA的深度却不到5厘米！随着消费观点以及居住环境的改变，人们对家用电器产品的体积以及重量要求越来越高。液晶显示器以其纤薄轻巧的天生优势成为最有可能打破CRT显示器垄断地位的显示器件。 3、精确还原图像。液晶显示器采用的是直接数码寻址的显示方式，它能够将显卡输出的视频信号经过AD转换之后，根据信号电平中的地址信号，直接将视频信号一一对应的在屏幕上的液晶像素上显示出来。而CRT显示器是靠偏转线圈产生电磁场来控制电子束在屏幕上周期性的扫描来达到显示图像的目的的。由于电子束的运动轨迹容易受到环境磁场或者地磁的影响，无法做到电子束在屏幕上的绝对定位。所以CRT显示器容易出现画面的几何失真，线性失真等无法根本消除的现象。而液晶显示器则不存在这一可能。液晶显示器可以把画面完美的在屏幕上呈现出来，而不会出现任何的几何失真，线性失真。 4、显示字符锐利。画面稳定不闪烁。液晶显示独特的显示原理决定了其屏幕上各个像素发光均匀，而且红绿蓝三基色像素紧密排列，视频信号直接送到像素背后的以驱动像素发光，因此不会出现传统的CRT显示器固有的会聚以及聚焦不良的弊病。所以，液晶显示器上的文本显示效果与传统的CRT显示器相比有着天渊之别。液晶显示器的字体非常锐利，完全没有CRT显示器显示文本时候出现的字体模糊，字体泛色等现象。而且，由于液晶显示器在通电之后就一直在发光，背光灯工作在高频下，显示画面稳定而不闪烁，有利于长时间的使用电脑。而CRT显示器是靠电子束重复撞击到荧光粉来达到发光的，这样会导致亮度周期性闪烁。长时间使用之后容易造成人眼的不适。 5、屏幕调节方便。液晶显示器的直接寻址显示方式，使得液晶显示器的屏幕调节不需要太多的几何调节和线性调节以及显示内容的位置调节。液晶显示器的可以很方便的通过芯片计算后自动把屏幕调节到最佳位置，这个步骤你只需要按一下Auto键就可以完成。省却了CRT显示器那而烦琐的调节。你只需要手动调节一下屏幕的亮度和对比度就可以使机器工作在最佳状态了。 图1-14 液晶显示电路部分2 印刷电路板2.1认识了解PCB2.1.1印刷电路板的简介 PCB(Printed Circuie Board)印制线路板的简称，通常把在绝缘材上，按预定设计，制成印制线路、印制元件或两者组合而成的导电图形称为印制电路。而在绝缘基材上提供元器件之间电气连接的导电图形，称为印制线路。这样就把印制电路或印制线路的成品板称为印制线路板，亦称为印制板或印制电路板。标准的PCB上头没有零件，也常被称为“印刷线路板Printed Wiring Board（PWB）” PCB几乎我们能见到的电子设备都离不开它，小到电子手表、计算器、通用电脑，大到计算机、通迅电子设备、军用武器系统，只要有集成电路等电子无器件，它们之间电气互连都要用到PCB。除了固定各种小零件外，它提供集成电路等各种电子元器件固定装配的机械支撑、实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘、提供所要求的电气特性，如特性阻抗等。同时为自动锡焊提供阻焊图形；为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形。随着电子设备越来越复杂，需要的零件越来越多，PCB上头的线路与零件也越来越密集了2.1.2 PCB制造原理我们打开通用电脑的健盘就能看到一张软性薄膜（挠性的绝缘基材），印上有银白色（银浆）的导电图形与健位图形。因为通用丝网漏印方法得到这种图形，所以我们称这种印制线路板为挠性银浆印制线路板。而我们去电脑城看到的各种电脑主机板、显卡、网卡、调制解调器、声卡及家用电器上的印制电路板就不同了。它所用的基材是由纸基（常用于单面）或玻璃布基（常用于双面及多层），预浸酚醛或环氧树脂，表层一面或两面粘上覆铜簿再层压固化而成。这种线路板覆铜簿板材，我们就称它为刚性板。再制成印制线路板，我们就称它为刚性印制线路板。单面有印制线路图形我们称单面印制线路板，双面有印制线路图形，再通过孔的金属化进行双面互连形成的印制线路板，我们就称其为双面板。如果用一块双面作内层、二块单面作外层或二块双面作内层、二块单面作外层的印制线路板，通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要求进行互连的印制线路板就成为四层、六层印制电路板了，也称为多层印制线路板。现在已有超过100层的实用印制线路板了。2.1.3PCB的生产过程PCB的生产过程较为复杂，它涉及的工艺范围较广，从简单的机械加工到复杂的机械加工，有普通的化学反应还有光化学电化学热化学等工艺，计算机辅助设计CAM等多方面的知识。而且在生产过程中工艺问题很多而且会时时遇见新的问题而部分问题在没有查清原因问题就消失了，由于其生产过程是一种非连续的流水线形式，任何一个环节出问题都会造成全线停产或大量报废的后果，印刷线路板如果报废是无法回收再利用的，工艺工程师的工作压力较大，所以许多工程师离开了这个行业转到印刷线路板设备或材料商做销售和技术服务方面的工作。板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了这些线路被称作导线（conductor pattern）或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接为了将零件固定在PCB上面，我们将它们的接脚直接焊在布线上在最基本的PCB（单面板）上，零件都集中在其中一面，导线则都集中在另一面这么一来我们就需要在板子上打洞，这样接脚才能穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在另一面上的因为如此，PCB的正反面分别被称为零件面（Component Side）与焊接面（Solder Side） 如果PCB上头有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或装回去，那么该零件安装时会用到插座（Socket）由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆装如果要将两块PCB相互连结，一般我们都会用到俗称金手指的边接头（edge connector）金手指上包含了许多裸露的铜垫，这些铜垫事实上也是PCB布线的一部份通常连接时，我们将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB上合适的插槽上（一般叫做扩充槽Slot）在计算机中，像是显示卡，声卡或是其它类似的界面卡，都是借着金手指来与主机板连接的 PCB上的绿色或是棕色，是阻焊漆（solder mask）的颜色这层是绝缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的地方在阻焊层上另外会印刷上一层丝网印刷面（silk screen）通常在这上面会印上文字与符号（大多是白色的），以标示出各零件在板子上的位置丝网印刷面也被称作图标面（legend）印刷电路板将零件与零件之间复杂的电路铜线，经过细致整齐的规划后，蚀刻在一块板子上，提供电子零组件在安装与互连时的主要支撑体，是所有电子产品不可或缺的基础零件。印刷电路板以不导电材料所制成的平板，在此平板上通常都有设计预钻孔以安装芯片和其它电子组件。组件的孔有助于让预先定义在板面上印制之金属路径以电子方式连接起来，将电子组件的接脚穿过PCB后，再以导电性的金属焊条黏附在PCB上而形成电路。依其应用领域PCB可分为单面板、双面板、四层板以上多层板及软板。一般而言，电子产品功能越复杂、回路距离越长、接点脚数越多，PCB所需层数亦越多，如高阶消费性电子、信息及通讯产品等；而软板主要应用于需要弯绕的产品中：如笔记型计算机、照相机、汽车仪表等。2.1.4 PCB的发展简史印制电路基本概念在本世纪初已有人在专利中提出过,1947年美国航空局和美国标准局发起了印制电路首次技术讨论会,当时列出了26种不同的印制电路制造方法.并归纳为六类:涂料法、喷涂法、化学沉积法、真空蒸发法、模压法和粉压法.当时这些方法都未能实现大规模工业化生产, 直到五十的年代初期,由于铜箔和层压板的粘合问题得到解决,覆铜层压板性能稳定可靠,并实现了大规模工业化生产,铜箔蚀刻法,成为印制板制造技术的主流,一直发展至今.六十年代,孔金属化双面印制和多层印制板实现了大规模生产,七十年代收于大规模集成电路和电子计算机和迅速发展,八十年代表面安装技术和九十年代多芯片组装技术的迅速发展推动了印制板生产技术的继续进步,一批新材料、新设备、新测试仪器相继涌现.印制电路生产动手术进一步向高密度,细导线,多层,高可靠性、低成本和自动化连续生产的方向发展. 我国从五十年代中期开始了单面印制板的研制.首先应用于半导体收音机中.六十年代中自力更生地开发了我国的覆箔板基材,使铜箔蚀刻法成为我国PCB生产的主导工艺.六十年代已能大批量地生产单面板,小批量生产双面金属化孔印制 ,并在少数几个单位开始研制多层板.七十年代在国内推广了图形电镀蚀刻法工艺,但由于受到各种干扰,印制电路专用材料和专用设备没有及时跟上,整个生产技术水平落后于国外先进水平.到了八十年代,由于改革、开放政策的批引,不仅引进了大量具有国外八十年代先进水平的单面、双面、多层印制板生产线,而且经过十多年消化、吸收,较快地提高了我国印制电路生产技术水平.1990年以来香港、台湾地区及日本等外国PCB厂商纷纷来到我国合资或独资设厂，使我国PCB生产产量猛增，发展很快。1995年全国印制电路行业协会进行了一次全国调查，共调查了全国459个印制电路板生产企业，其中包括国营企业128个，集体企业125个，合资企业86个，私营企业22个，外资企业98个。合计印制板总产量已达1656万平方米，其中双面板为362万平方米，多层板为124万平方米，总销售额为90亿元人民币(约11亿美元)。美IPC协会的资料公布中国包括香港地区1994年印制电路销售额为11.7亿美元，已占世界总额的5.5，居世界第四位，在生产技术上，由于大量引进了国外先进设备和先进生产技术，大大缩短了和国外的差距，取得了很大的进步。但我国的PCB企业大都规模较小，人均年销售额和工业全员劳动生产率较低，技术水平较低。2.1.5 进程控制快PCB简介进程控制块(Process Control Block)存放进程的管理和控制信息的数据结构称为进程控制块。它是进程管理和控制的最重要的数据结构，每一个进程均有一个PCB，在创建进程时，建立PCB，伴随进程运行的全过程，直到进程撤消而撤消。在不同的操作系统中对进程的控制和管理机制不同，PCB中的信息多少也不一样，通常PCB应包含如下一些信息。1、进程标识符 name：每个进程都必须有一个唯一的标识符，可以是字符串，也可以是一个数字。UNIX系统中就是一个整型数。在进程创建时由系统赋予。2、进程当前状态 status：说明进程当前所处的状态。为了管理的方便，系统设计时会将相同的状态的进程组成一个队列，如就绪进程队列，等待进程则要根据等待的事件组成多个等待队列，如等待打印机队列、等待磁盘I/O完成队列等等。3、进程相应的程序和数据地址，以便把PCB与其程序和数据联系起来。4、进程资源清单。列出所拥有的除CPU外的资源记录，如拥有的I/O设备，打开的文件列表等。5、进程优先级 priority：进程的优先级反映进程的紧迫程序，通常由用户指定和系统设置。UNIX系统采用用户设置和系统计算相结合的方式确定进程的优先级 。6、CPU现场保护区 cpustatus：当进程因某种原因不能继续占用CPU时（等待打印机），释放CPU，这时就要将CPU的各种状态信息保护起来，为将来再次得到处理机恢复CPU的各种状态，继续运行。7、进程同步与通信机制 用于实现进程间互斥、同步和通信所需的信号量等。8、进程所在队列PCB的链接字 根据进程所处的现行状态，进程相应的PCB参加到不同队列中。PCB链接字指出该进程所在队列中下一个进程PCB的首地址。9、与进程有关的其他信息。 如进程记账信息，进程占用CPU的时间等。2.2 PCB印刷电路板要求怎样才能正确，可靠，合理的设计好线路板，电路板, PCB板，铝基板,高频板,PCB等等有以下几点建议。1、正确这是PCB印刷电路板设计最基本、最重要的要求，准确实现电原理图的连接关系，避免出现“短路”和“断路”这两个简单而致命的错误。这一基本要求在手工设计和用简单CAD软件设计的PCB中并不容易做到，一般的产品都要经过两轮以上试制修改，功能较强的CAD软件则有检验功能，可以保证电气连接的正确性。2、可靠这是PCB 设计中较高一层的要求。连接正确的电路板不一定可靠性好，例如板材选择不合理，板厚及安装固定不正确，元器件布局布线不当等都可能导致PCB不能可靠地工作，早期失效甚至根本不能正确工作。再如多层板和单、双面板相比，设计时要容易得多，但就可靠而言却不如单、双面板。从可靠性的角度讲，结构越简单，使用面越小，板子层数越少，可靠性越高。3、合理这是PCB 设计中更深一层，更不容易达到的要求。一个印制板组件，从印制板的制造、检验、装配、调试到整机装配、调试，直到使用维修，无不与印制板的合理与否息息相关，例如板子形状选得不好加工困难，引线孔太小装配困难，没留试点高度困难，板外连接选择不当维修困难等等。每一个困难都可能导致成本增加，工时延长。而每一个造成困难的原因都源于设计者的失误。没有绝对合理的设计，只有不断合理化的过程。它需要设计者的责任心和严谨的作风，以及实践中为断总结、提高的经验。4、经济这是一个不难达到、又不易达到，但必须达到的目标。说“不难”，板材选低价，板子尺寸尽量小，连接用直焊导线，表面涂覆用最便宜的，选择价格最低的加工厂等等，印制板制造价格就会下降。但是不要忘记，这些廉价的选择可能造成工艺性，可靠性变差，使制造费用、维修费用上升，总体经济性不一定分理处，因此说“不易”。“必须”则是市场竞争的原则。竞争是无情的，一个原理先进，技术高新的产品可能因为经济性原因夭折。重点：1、要有合理的走向：如输入/输出，交流/直流，强/弱信号，高频/低频，高压/低压等，它们的走向应该是呈线形的(或分离)，不得相互交融。其目的是防止相互干扰。最好的走向是按直线，但一般不易实现，最不利的走向是环形，所幸的是可以设隔离带来改善。对于是直流，小信号，低电压PCB设计的要求可以低些。所以“合理”是相对的。2、选择好接地点：小小的接地点不知有多少工程技术人员对它做过多少论述，足见其重要性。一般情况下要求共点地，如：前向放大器的多条地线应汇合后再与干线地相连等等。现实中，因受各种限制很难完全办到，但应尽力遵循。这个问题在实际中是相当灵活的。每个人都有自己的一套解决方案。如能针对具体的电路板来解释就容易理解。3、合理布置电源滤波/退耦电容：一般在原理图中仅画出若干电源滤波/退耦电容，但未指出它们各自应接于何处。其实这些电容是为开关器件(门电路)或其它需要滤波/退耦的部件而设置的，布置这些电容就应尽量靠近这些元部件，离得太远就没有作用了。有趣的是，当电源滤波/退耦电容布置的合理时，接地点的问题就显得不那么明显。4、线条有讲究：有条件做宽的线决不做细；高压及高频线应园滑，不得有尖锐的倒角，拐弯也不得采用直角。地线应尽量宽，最好使用大面积敷铜，这对接地点问题有相当大的改善。2.3 PCB电路图 根据原理图我们可以得到如下的PCB电路图。图2-1 PCB 总图总结通过两星期的紧张工作，最后完成了我的设计任务数字钟的设计与制作。通过本次课程设计的学习，我深深的体会到设计课的重要性和目的性所在。本次设计课不仅仅培养了我们实际操作能力，也培养了我们灵活运用课本知识，理论联系实际，独立自主的进行设计的能力。它不仅仅是一个学习新知识新方法的好机会，同时也是对我所学知识的一次综合的检验和复习，使我明白了自己的缺陷所在，从而查漏补缺。希望学校以后多安排一些类似的实践环节，让同学们学以致用。课程设计中要求要有耐心和毅力，还要细心，稍有不慎，一个小小的错误就会导致结果的不正确，而对错误的检查要求我要有足够的耐心，通过这次设计和设计中遇到的问题，也积累了一定的经验，对以后从事集成电路设计工作